DSP入門必須掌握知識點.doc

1. DSP選型：主要考慮處理速度、功耗、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的容量、片內的資源，如定時器的數(shù)量、I/O 口數(shù)量、中斷數(shù)量、DMA通道數(shù)等。DSP的主要供應商有TI，ADI，Motorola,Lucent和Zilog等，其中TI占有最大的市場份額。選擇DSP可以根據(jù)以下幾方面決定：1)速度：DSP速度一般用MIPS或FLOPS表示，即百萬次/秒鐘。根據(jù)您對處理速度的要求選擇適合的器件。一般選擇處理速度不要過高，速度高的DSP，系統(tǒng)實現(xiàn)也較困難。2)精度：DSP芯片分為定點、浮點處理器，對于運算精度要求很高的處理，可選擇浮點處理器。定點處理器也可完成浮點運算，但精度和速度會有影響。3)尋址空間：不同系列DSP程序、數(shù)據(jù)、I/O 空間大小不一，與普通MCU不同，DSP在一個指令周期內能完成多個操作，所以DSP的指令效率很高，程序空間一般不會有問題，關鍵是數(shù)據(jù)空間是否滿足。數(shù)據(jù)空間的大小可以通過DMA的幫助，借助程序空間擴大。4)成本：一般定點DSP的成本會比浮點DSP的要低，速度也較快。要獲得低成本的DSP系統(tǒng)，盡量用定點算法，用定點DSP。5)實現(xiàn)方便：浮點DSP的結構實現(xiàn)DSP系統(tǒng)較容易，不用考慮尋址空間的問題，指令對C語言支持的效率也較高。6)內部部件：根據(jù)應用要求，選擇具有特殊部件的DSP。如：C2000適合于電機控制；OMAP適合于多媒體等。1）C5000系列（定點、低功耗）：C54X，C54XX，C55X相比其它系列的主要特點是低功耗，所以最適合個人與便攜式上網(wǎng)以及無線通信應用，如手機、PDA、GPS等應用。處理速度在80MIPS-400MIPS之間。C54XX和C55XX一般只具有McBSP同步串口、HPI并行接口、定時器、DMA等外設。值得注意的是C55XX提供了EMIF外部存儲器擴展接口，可以直接使用SDRAM，而C54XX則不能直接使用。兩個系列的數(shù)字IO 都只有兩條。2）C2000系列（定點、控制器）：C20X，F(xiàn)20X，F(xiàn)24X，F(xiàn)24XX ，C28x該系芯片具有大量外設資源，如：A/D、定時器、各種串口（同步和異步），WATCHDOG、CAN總線/PWM 發(fā)生器、數(shù)字IO 腳等。是針對控制應用最佳化的DSP，在TI所有的DSP中，只有C2000有FLASH，也只有該系列有異步串口可以和PC的UART相連。3）C6000系列：C62XX，C67XX，C64X該系列以高性能著稱，最適合寬帶網(wǎng)絡和數(shù)字影像應用。32bit，其中：C62XX和C64X是定點系列，C67XX是浮點系列。該系列提供EMIF擴展存儲器接口。該系列只提供BGA封裝，只能制作多層PCB。且功耗較大。同為浮點系列的C3X中的VC33現(xiàn)在雖非主流產(chǎn)品，但也仍在廣泛使用，但其速度較低，最高在150MIPS。4）OMAP系列：OMAP處理器集成ARM的命令及控制功能，另外還提供DSP的低功耗實時信號處理能力，最適合移動上網(wǎng)設備和多媒體家電。其他系列的DSP曾經(jīng)有過風光，但現(xiàn)在都非TI主推產(chǎn)品了，除了C3X系列外，其他基本處于淘汰階段，如：C3X的浮點系列：C30，C31，C32 C2X和C5X系列：C20，C25，C50每個系列的DSP都有其主要應用領域.DSP發(fā)展動態(tài)1.TMS320C2000 TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。C24x系列建議使用LF24xx系列替代C24x系列，LF24xx系列的價格比C24x便宜，性能高于C24x，而且LF24xxA具有加密功能。C28x系列主要用于大存儲設備管理，高性能的控制場合。2.TMS320C3x TMS320C3x系列包括C3x和VC33，主要推薦使用VC33。C3x系列是TI浮點DSP的基礎，不可能停產(chǎn)，但價格不會進一步下調。3.TMS320C5x TMS320C5x系列已不推薦使用，建議使用C24x或C5000系列替代。4.TMS320C5000 TMS320C5000系列包括C54x和C55x系列。其中VC54xx還不斷有新的器件出現(xiàn)，如：TMS320VC5471（DSPARM7）。C55x系列是TI的第三代DSP，功耗為VC54xx的1/6，性能為VC54xx的5倍，是一個正在發(fā)展的系列。C5000系列是目前TI DSP的主流DSP，它涵蓋了從低檔到中高檔的應用領域，目前也是用戶最多的系列。5.TMS320C6000 TMS320C6000系列包括C62xx、C67xx和C64xx。此系列是TI的高檔DSP系列。其中C62xx系列是定點的DSP，系列芯片種類較豐富，是主要的應用系列。C67xx系列是浮點的DSP，用于需要高速浮點處理的領域。C64xx系列是新發(fā)展，性能是C62xx的10倍。6.OMAP系列是TI專門用于多媒體領域的芯片，它是C55ARM9，性能卓越，非常適合于手持設備、Internet終端等多媒體應用。2. 選擇合適的資料根據(jù)經(jīng)驗，如下的資料必看不可:1）講述DSP的CPU，memory，program memory addressing,data memory addressing的資料都需要看、外設資源的資料可以只看自己用到的部分;2）C和匯編的編程指南需要看3） 匯編指令和C語言的運行時間支持庫、DSPLIB等資料需要看其他的如：ApplicationsGuide，Optimizing CC+ Compiler Users Guide，Assembly Language Tools Users Guide等資料留待入門之后再去看體會會更深一些。3.如何高效開始TI DSP的軟件開發(fā)如果你不是純做算法，而是在一個目標版上進行開發(fā)，需要使用DSP的片上外設，需要控制片外接口電路，那么建議在寫程序前先好好將這個目標版的電路設計搞清楚。最重要的是程序、數(shù)據(jù)、I/O 空間的譯碼。不管是否純做算法還是軟硬結合，DSP的CPU,memory,programmemory addressing, data mem.ory addressing的資料都需要看.1）看CCS的使用指南2）明白CMD文件的編寫3）明白中斷向量表文件的編寫，并定位在正確的地方4）運行一個純simulator的程序，了解CCS的各個操作5）到TI網(wǎng)站下相關的源碼，參考源碼的結構進行編程6）不論是C編程還是ASM編程，模塊化是必須的4. 仿真器(1)選擇什么仿真器一般來說，買個并口的EPP就夠了，價格便宜又穩(wěn)定(2)DSP仿真器為什么必須連接目標系統(tǒng)(Target)？DSP的仿真器同單片機的不同，仿真器中沒有DSP，提供IEEE標準的JTAG口對DSP進行仿真調試，所以仿真器必須有仿真對象，及目標系統(tǒng)。目標系統(tǒng)就是你的產(chǎn)品，上面必須有DSP。仿真器提供JTAG同目標系統(tǒng)的DSP相接，通過DSP實現(xiàn)對整個目標系統(tǒng)的調試。5.如何選擇外部時鐘？DSP的內部指令周期較高，外部晶振的主頻不夠，因此DSP大多數(shù)片內均有PLL。但每個系列不盡相同。1)TMS320C2000系列：TMS320C20x：PLL可以2，1，2和4，因此外部時鐘可以為5MHz40MHz。TMS320F240：PLL可以2，1，1.5，2，2.5，3，4，4.5，5和9，因此外部時鐘可以為2.22MHz40MHz。TMS320F241/C242/F243：PLL可以4，因此外部時鐘為5MHz。TMS320LF24xx：PLL可以由RC調節(jié)，因此外部時鐘為4MHz20MHz。TMS320LF24xxA：PLL可以由RC調節(jié)，因此外部時鐘為4MHz20MHz。2)TMS320C3x系列：TMS320C3x：沒有PLL，因此外部主頻為工作頻率的2倍。TMS320VC33：PLL可以2，1，5，因此外部主頻可以為12MHz100MHz。3)TMS320C5000系列：TMS320VC54xx：PLL可以4，2，1-32，因此外部主頻可以為0.625MHz50MHz。TMS320VC55xx：PLL可以4，2，1-32，因此外部主頻可以為6.25MHz300MHz。4)TMS320C6000系列：TMS320C62xx：PLL可以1，4，6，7，8，9，10和11，因此外部主頻可以為11.8MHz300MHz。TMS320C67xx：PLL可以1和4，因此外部主頻可以為12.5MHz230MHz。TMS320C64xx：PLL可以1，6和12，因此外部主頻可以為30MHz720MHz6. 軟件等待的如何使用？DSP的指令周期較快，訪問慢速存儲器或外設時需加入等待。等待分硬件等待和軟件等待，每一個系列的等待不完全相同。1)對于C2000系列：硬件等待信號為READY，高電平時不等待。軟件等待由WSGR寄存器決定，可以加入最多7個等待。其中程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及I/O 可以分別設置。2)對于C3x系列：硬件等待信號為/RDY，低電平是不等待。軟件等待由總線控制寄存器中的SWW和WTCNY決定，可以加入最多7個等待，但等待是不分段的，除了片內之外全空間有效。3)對于C5000系列：硬件等待信號為READY，高電平時不等待。軟件等待由SWWCR和SWWSR寄存器決定，可以加入最多14個等待。其中程序存儲器、控制程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及I/O 可以分別設置。4)對于C6000系列（只限于非同步存儲器或外設）：硬件等待信號為ARDY，高電平時不等待。軟件等待由外部存儲器接口控制寄存器決定，總線訪問外部存儲器或設備的時序可以設置，可以方便的同異步的存儲器或外設接口。7. 仿真工作正常對于DSP的基本要求1)DSP電源和地連接正確。2)DSP時鐘正確。3)DSP的主要控制信號，如RS和HOLD信號接高電平。4)C2000的watchdog關掉。5)不可屏蔽中斷NMI上拉高電平。8. Link的cmd文件的作用是什么？Link的cmd文件用于DSP代碼的定位。由于DSP的編譯器的編譯結果是未定位的，DSP沒有操作系統(tǒng)來定位執(zhí)行代碼，每個客戶設計的DSP系統(tǒng)的配置也不盡相同，因此需要用戶自己定義代碼的安裝位置。以C5000為例，基本格式為：-o sample.out-m sample.map-stack 100sample.obj meminit.obj-l rts.libMEMORY PAGE 0: VECT: origin = 0xff80, length 0x80PAGE 0: PROG: origin = 0x2000, length 0x400PAGE 1: DATA: origin = 0x800, length 0x400SECTIONS .vectors : PROG PAGE 0.text : PROG PAGE 0.data : PROG PAGE 0.cinit : PROG PAGE 0.bss : DATA PAGE 19. 如何將OUT文件轉換為16進制的文件格式？DSP的開發(fā)軟件集成了一個程序，可以從執(zhí)行文件OUT轉換到編程器可以接受的格式，使得編程器可以用次文件燒寫EPROM或Flash。對于C2000的程序為DSPHEX；對于C3x程序為HEX30；對于C54x程序為HEX500；對于C55x程序為HEX55；對于C6x程序為Hex6x。以C32為例，基本格式為：sample.out-x-memwidth 8-bootorg 900000h-iostrb 0h-strb0 03f0000h-strb1 01f0000h-o sample.hexROMS EPROM: org = 0x900000,len=0x02000,romwidth=8SECTIONS .text: paddr=boot.data: paddr=boot10. DSP的C語言同主機C語言的主要區(qū)別？1) DSP的C語言是標準的ANSI C，它不包括同外設聯(lián)系的擴展部分，如屏幕繪圖等。但在CCS中，為了方便調試，可以將數(shù)據(jù)通過prinf命令虛擬輸出到主機的屏幕上。2)DSP的C語言的編譯過程為，C編譯為ASM，再由ASM編譯為OBJ。因此C和ASM的對應關系非常明確，非常便于人工優(yōu)化。3)DSP的代碼需要絕對定位；主機的C的代碼有操作系統(tǒng)定位。4)DSP的C的效率較高，非常適合于嵌入系統(tǒng)。11. 在CCS下，如何選擇有效的存儲器空間？CCS下的存儲器空間最好設置同你的硬件，沒有的存儲器不要有效。這樣便于調試，CCS會發(fā)現(xiàn)你調入程序時或程序運行時，是否訪問了無效地址。1)在GEL文件中設置。參見CCS中的示例。2)在Option菜單下，選擇Memory Map選項，根據(jù)你的硬件設置。注意一定要將EnableMemory Mapping置為使能。12. 為什么要使用BIOS？1)BIOS是Basic I/O System的簡稱，是基本的輸入、輸出管理。2)用于管理任務的調度，程序實時分析，中斷管理，跟蹤管理和實時數(shù)據(jù)交換。3)BIOS是基本的實時系統(tǒng)，使用BIOS可以方便地實現(xiàn)多任務、多進程的時間管理。4)BIOS是eXpress DSP的標準平臺，要使用eXpress DSP技術，必須使用BIOS。13.DSP的保護（5V/3.3V如何混接？）TI DSP的發(fā)展同集成電路的發(fā)展一樣，新的DSP都是3.3V的，但目前還有許多外圍電路是5V的，因此在DSP系統(tǒng)中，經(jīng)常有5V和3.3V的DSP混接問題。在這些系統(tǒng)中，應注意：1)DSP輸出給5V的電路（如D/A），無需加任何緩沖電路，可以直接連接。2)DSP輸入5V的信號（如A/D），由于輸入信號的電壓4V，超過了DSP的電源電壓，DSP的外部信號沒有保護電路，需要加緩沖，如74LVC245等，將5V信號變換成3.3V的信號。3)仿真器的JTAG口的信號也必須為3.3V，否則有可能損壞DSP。14. 為什么要片內RAM大的DSP效率高？目前DSP發(fā)展的片內存儲器RAM越來越大，要設計高效的DSP系統(tǒng)，就應該選擇片內RAM較大的DSP。片內RAM同片外存儲器相比，有以下優(yōu)點：1)片內RAM的速度較快，可以保證DSP無等待運行。2)對于C2000/C3x/C5000系列，部分片內存儲器可以在一個指令周期內訪問兩次，使得指令可以更加高效。3)片內RAM運行穩(wěn)定，不受外部的干擾影響，也不會干擾外部。4)DSP片內多總線，在訪問片內RAM時，不會影響其它總線的訪問，效率較高。15為什么DSP從5V發(fā)展成3.3V？超大規(guī)模集成電路的發(fā)展從1um，發(fā)展到目前的0.1um，芯片的電源電壓也隨之降低，功耗也隨之降低。DSP也同樣從5V發(fā)展到目前的3.3V，核心電壓發(fā)展到1V。目前主流的DSP的外圍均已發(fā)展為3.3V，5V的DSP的價格和功耗都價格，以逐漸被3.3V的DSP取代。16DSP的最高主頻能從芯片型號中獲得嗎？TI的DSP最高主頻可以從芯片的型號中獲得，但每一個系列不一定相同。1)TMS320C2000系列：TMS320F206最高主頻20MHz。TMS320C203/C206最高主頻40MHz。TMS320F24x最高主頻20MHz。TMS320LF24xx最高主頻30MHz。TMS320LF24xxA最高主頻40MHz。TMS320LF28xx最高主頻150MHz。2)TMS320C3x系列：TMS320C30：最高主頻25MHz。TMS320C31PQL80：最高主頻40MHz。TMS320C32PCM60：最高主頻30MHz。TMS320VC33PGE150：最高主頻75MHz3)TMS320C5000系列：TMS320VC54xx：最高主頻160MHz。TMS320VC55xx：最高主頻300MHz。4)TMS320C6000系列：TMS320C62xx：最高主頻300MHz。TMS320C67xx：最高主頻230MHz。TMS320C64xx：最高主頻720MHz。17如何選擇DSP的外部存儲器？DSP的速度較快，為了保證DSP的運行速度，外部存儲器需要具有一定的速度，否則DSP訪問外部存儲器時需要加入等待周期。1)對于C2000系列：C2000系列只能同異步的存儲器直接相接。C2000系列的DSP目前的最高速度為150MHz。建議可以用的存儲器有：CY7C199-15：32K8，15ns，5V；CY7C1021-12：64K16，15ns，5V；CY7C1021V33-12：64K16，15ns，3.3V。2)對于C3x系列：C3x系列只能同異步的存儲器直接相接。C3x系列的DSP的最高速度，5V的為40MHz，3.3V的為75MHz，為保證DSP無等待運行，分別需要外部存儲器的速度25ns和12ns。建議可以用的存儲器有：ROM：AM29F400-70：256K16，70ns，5V，加入一個等待；AM29LV400-55(SST39VF400)：256K16，55ns，3.3V，加入兩個等待（目前沒有更快的Flash）。SRAM：CY7C199-15：32K8，15ns，5V；CY7C1021-15：64K16，15ns，5V；CY7C1009-15：128K8，15ns，5V；CY7C1049-15：512K8，15ns，5V；CY7C1021V33-15：64K16，15ns，3.3V；CY7C1009V33-15：128K8，15ns，3.3V；CY7C1041V33-15：256k16，15ns，3.3V。3)對于C54x系列：C54x系列只能同異步的存儲器直接相接。C54x系列的DSP的速度為100MHz或160MHz，為保證DSP無等待運行，需要外部存儲器的速度10ns或6ns。建議可以用的存儲器有：ROM：AM29LV400-55(SST39VF400)：256K16，55ns，3.3V，加入5或9個等待（目前沒有更快的Flash）。SRAM：CY7C1021V33-12：64K16，12ns，3.3V，加入一個等待；CY7C1009V33-12：128K8，12ns，3.3V，加入一個等待。4)對于C55x和C6000系列：TI的DSP中只有C55x和C6000可以同同步的存儲器相連，同步存儲器可以保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換效率更高。ROM：AM29LV400-55(SST39VF400)：256K16，55ns，3.3V。SDRAM：HY57V651620BTC-10S：64M，10ns。SBSRAM：CY7C1329-133AC，64k32；CY7C1339-133AC，128k32。FIFO：CY7C42x5V-10ASC，32k/64k18。18DSP芯片的驅動能力DSP的驅動能力較強，可以不加驅動，連接8個以上標準TTL門。19如何調試多片DSP？對于有MPSD仿真口的DSP（TMS320C30/C31/C32），不能用一套仿真器同時調試，每次只能調試其中的一個DSP；對于有JTAG仿真口的DSP，可以將JTAG串接在一起，用一套仿真器同時調試多個DSP，每個DSP可以用不同的名字，在不同的窗口中調試。注意：如果在JTAG和DSP間加入驅動，一定要用快速的門電路，不能使用如LS的慢速門電路。20在DSP系統(tǒng)中為什么要使用CPLD？DSP的速度較快，要求譯碼的速度也必須較快。利用小規(guī)模邏輯器件譯碼的方式，已不能滿足DSP系統(tǒng)的要求。同時，DSP系統(tǒng)中也經(jīng)常需要外部快速部件的配合，這些部件往往是專門的電路，有可編程器件實現(xiàn)。CPLD的時序嚴格，速度較快，可編程性好，非常適合于實現(xiàn)譯碼和專門電路。21 boot loader？DSP的速度盡快，EPROM或flash的速度較慢，而DSP片內的RAM很快，片外的RAM也較快。為了使DSP充分發(fā)揮它的能力，必須將程序代碼放在RAM中運行。為了方便的將代碼從ROM中搬到RAM中，在不帶flash的DSP中，TI在出廠時固化了一段程序，在上電后完成從ROM或外設將代碼搬到用戶指定的RAM中。此段程序稱為“boot loader”。22DSP為什么要初始化？DSP在RESET后，許多的寄存器的初值一般同用戶的要求不一致，例如：等待寄存器，SP，中斷定位寄存器等，需要通過初始化程序設置為用戶要求的數(shù)值。初始化程序的主要作用：1)設置寄存器初值。2)建立中斷向量表。3)外圍部件初始化。23DSP中的Flash的編寫方法有三中